Aleksandra Bielicka-Giełdoń*, Ewa Ryłko*, Irena Bojanowska

Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych
nr
48, 2011 r.
Aleksandra Bielicka-Giełdoń*, Ewa Ryłko*, Irena Bojanowska*
OCENA ZAWARTOŚCI PIERWIASTKÓW METALICZNYCH W ZIOŁACH
I PRZYPRAWACH DOSTĘPNYCH NA POLSKIM RYNKU
EVALUATION OF METALS CONTENT IN HERBS AND SPICES
AVAILABLE ON THE POLISH MARKET
Słowa kluczowe: metale ciężkie, zioła, przyprawy.
Key words: heavy metals, herbs, spices.
Herbs and spices have been known from the ancient times and now they are very popular in
most cuisine of the world. Although herbs and spices have no nutritive properties but can improve taste and smell of food. More over they are supposed to have medical properties like
antioxidant and antimicrobial action or antidiabetic potential. On the other hand, herbs and
spices can contain some harmful component like pesticides, micotoxines and heavy metals.
The aim of this study was estimate of heavy metals content in herbs and spices available on
the Polish market. Content of Cu, Ni, Fe, Zn, Mn were determined using FAAS after samples
mineralisation with 65 % nitric acid and 30 % hydrogen peroxide.
1. WPROWADZENIE
Niektóre spośród pierwiastków metalicznych są nieodzowne do prawidłowego wzrostu i funkcjonowania żywych organizmów, jednak tylko w niewielkich stężeniach. Katalizują one wiele reakcji biochemicznych, zachodzących w organizmach, uczestniczą w tworzeniu czerwonych krwinek, hormonów i witamin, a także biorą udział w procesach fotosyntezy, oddychania, utleniania i redukcji oraz tworzenia pigmentów. Część z tych pierwiastków odgrywa ważną rolę w przemianie materii, wchodzi w skład układu kostnego
i tkanek organizmów żywych oraz uczestniczy w funkcjonowaniu systemów nerwowych
[Bojanowska i in. 2009].
* Dr Aleksandra Bielicka-Giełdoń, mgr Ewa Ryłko, dr Irena Bojanowska – Zakład Inżynierii
Środowiska, Wydział Chemii, Uniwersytet Gdański, ul. Sobieskiego 18/19, 80-952 Gdańsk;
tel.: 58 523 53 07; e-mail: [email protected]
492
Ocena zawartości pierwiastków metalicznych w ziołach i przyprawach...
W zbyt dużych dawkach metale mogą okazać się toksyczne. Do pierwiastków śladowych niezbędnych, czyli takich, których brak może powodować schorzenia roślin i zwierząt
w normalnych warunkach ich życia, należą: miedź, mangan, żelazo i cynk; roślin: bor i molibden oraz zwierząt: kobalt, chrom, selen i jod [Alloway i Ayres 1999].
Szkodliwość pierwiastków śladowych zanieczyszczających środowisko wynika
w dużym stopniu z ich biochemicznych i biologicznych właściwości, od których zależą następujące zjawiska [Bojanowska i in. 2009, Kabata-Pendias i Pendias 1999]:
1) podatność na bioakumulację:
● ze środowiska wodnego, np. Hg, Cd, Pb, Cu, Zn, Sr,
● z gleby, np. Cd, Zn, B, Sn, Cs, Rb;
2) koncentracja w biolitach w wyniku procesów geologicznych, np. Ba, Be, Se, B, Sr) łatwa absorpcja z przewodu pokarmowego, np. Hg, Cd, I, Zn, B;
4) przenikanie przez łożysko do zarodka, np. Cd, Hg, Pb, Zn;
5) przenikanie przez barierę biologiczną krew-mózg, np. Hg, Pb, B, Al;
6) tworzenie połączeń z białkami, np. Hg, Pb, Se, Cd;
7) uszkadzanie łańcucha kwasów nukleinowych, np. Cu, Zn, Cd, Hg, Ni.
Mając na uwadze maksymę Paracelsusa z 1525 roku Sola dosis facit venenum, można stwierdzić, że w zasadzie wszystkie lub prawie wszystkie znane substancje chemiczne
mogą wywołać objawy zatrucia, a tylko dawka decyduje o tym czy jakaś substancja jest,
czy nie jest trucizną. Ze względu na ważną rolę jaką odgrywają metale śladowe, a także
w związku z toksycznością powodowaną przez nadmierne ich spożycie, Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) opracowała normy zalecanego dziennego spożycia tych pierwiastków przez człowieka o masie 70 kg. Dawki te wynoszą:
1) miedzi (Cu) – 1,5–4 mg
2) niklu (Ni) – 25–35 μg
3) żelaza (Fe) – 10–15 mg
4) cynku (Zn) – 15 mg
5) manganu (Mn) – 2,5–6 mg [Bielicka i in. 2009, Kabata-Pendias i Pendias 1999].
Zioła i przyprawy cieszą się zainteresowaniem już od czasów antycznych i są powszechnie wykorzystywane do celów kulinarnych. Nie mają wprawdzie wartości odżywczej, jednak obok walorów smakowych i zapachowych, mają właściwości przeciwutleniające, przeciwbakteryjne oraz korzystnie wpływają na procesy trawienne, a dodatkowo konserwują żywność. Według doniesień literaturowych cechują się również właściwościami przeciwzapalnymi i przeciwcukrzycowymi [Krejpcio i in. 2007].
Z drugiej strony, obok właściwości prozdrowotnych, zioła i przyprawy mogą zawierać wiele związków szkodliwych i potencjalnie niebezpiecznych. Do tych substancji należą mikotoksyny, pozostałości pestycydów i policyklicznych wodorowęglanów oraz metale
ciężkie [Krejpcio i in. 2007]. Aktualnie w polskim prawie nie ma określonych dopuszczalnych stężeń metali ciężkich w artykułach spożywczych tego typu. Do 2001 roku dopusz-
493
Aleksandra Bielicka-Giełdoń, Ewa Ryłko, Irena Bojanowska
czalne stężenie miedzi i cynku w „pozostałych środkach spożywczych i używkach, zawierających powyżej 50% suchej masy” wynosiło odpowiednio: 20,0 i 50 mg·kg-1 [Zarządzenie... 1993].
W pracy zaprezentowano wyniki badań zawartości wybranych pierwiastków metalicznych w ziołach i przyprawach dostępnych na polskim rynku jako źródła tych metali w codziennej diecie.
2. MATERIAŁY I METODY
Przedmiotem badań prezentowanych w pracy były herbatki ziołowe firmy Herbapol
i przyprawy trzech wiodących marek: Prymat, Kamis i Galeo dostępne na polskim rynku, zakupione na terenie województwa pomorskiego. Materiał do badań stanowiły przyprawy powszechnie wykorzystywane w gospodarstwach domowych: czarny pieprz, czosnek, majeranek, papryka, cynamon, bazylia, oregano, zioła prowansalskie, natka pietruszki oraz herbatki ziołowe: koper włoski, szałwia, kora dębowa, ziele dziurawca, kwiatostan lipy, mięta.
Opakowania z materiałem do badań były otwierane bezpośrednio przed analizą. Próby niejednorodne, w celu homogenizacji, rozcierano w moździerzu.
Analizę ilościową pierwiastków metalicznych: Cu, Ni, Fe, Zn, Mn poprzedzono mineralizacją na mokro pod chłodnicami zwrotnymi z zastosowaniem stężonego kwasu azotowego(V) oraz 30% nadtlenku wodoru. Zawartość wyżej wymienionych pierwiastków oznaczono metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej z atomizacją w płomieniu acetylen-powietrze (FAAS), przy długości fal odpowiednio: Cu – 324,8 nm; Ni – 232,0 nm; Fe –248,3 nm;
Zn – 213,9 nm; Mn – 279,5 nm [Bielicka i in. 2009].
Dokładność i precyzję zastosowanych metod potwierdzono przez równoległe oznaczenie certyfikowanego materiału odniesienia INCT-TL-1 (liście czarnej herbaty).
3. WYNIKI BADAŃ
Średnie zawartości poszczególnych metali ciężkich w badanych herbatkach ziołowych
i przyprawach wynoszą (tab. 1):
1) miedzi – od 3,37 do 16,4 mgCu·kg-1 s.m.;
2) niklu – od 0,84 do 26,5 mgNi·kg-1 s.m.;
3) żelaza – od 20,0 do 1120 mgFe·kg-1 s.m.;
4) cynku – od 14,4 do 86,0 mgZn·kg-1 s.m.;
5) manganu – od 10,2 do 802 mgMn·kg-1 s.m.
Najmniejszą zawartość miedzi w badanych ziołach i przyprawach odnotowano w herbatce z kory dębowej oraz w czosnku granulowanym, największą natomiast w majeranku.
Najmniejsze stężenie niklu zmierzono w herbatce ziołowej z kwiatostanu lipy, największe
494
11,4-11,6
8,96-9,06
3,77-3,87
9,66-9,70
5,99-6,19
6,64-6,78
9,58-15,0
2,70-4,24
15,6-17,1
3,52-24,2
6,58-8,87
13,4-14,1
8,74-13,7
12,2-13,8
4,83-7,42
Szałwia
Kora dębowa
Ziele dziurawca
Kwiatostan lipy
Mięta
Czarny pieprz
Czosnek
Majeranek
Papryka
Cynamon
Bazylia
Oregano
Zioła prowansalskie
Natka pietruszki
zakres
Koper włoski
Nazwa
6,12
13,0
11,2
13,7
7,43
13,4
16,4
3,37
11,7
6,71
6,09
9,68
3,82
9,01
11,5
średnia
Cu
mgCu·kg-1 s.m.
0,19-2,21
0,06-0,29
0,15-0,40
0,10-0,25
0,20-0,39
0,08-0,27
0,06-0,30
0,10-0,12
6,87-23,0
1,20
3,25
9,79
2,87
4,99
1,32
3,68
2,08
12,7
3,40
0,845
0,6871,003
3,14-3,66
1,97
2,04
6,87
26,5
średnia
1,71-2,23
2,00-2,08
6,66-7,08
26,2-26,8
zakres
Ni
mgNi·kg-1 s.m.
189-381
473-530
459-619
552-625
118-336
39-659
934-1280
54,6-69,3
200-984
292-294
55,4-55,6
53,3-54,3
28,6-29,8
19,5-20,5
78,0-79,8
285
502
539
585
202
341
1121
61,1
598
293
55,5
53,8
29,2
20,0
78,9
średnia
Fe
mgFe·kg-1 s.m.
zakres
Tabela 1.Zawartość Cu, Ni, Fe, Zn i Mn w badanych ziołach i przyprawach
Table 1. Content of Cu, Ni, Fe, Zn and Mn in ivestigated herbs and spices
25,2-31,9
32,9-33,6
20,0-26,6
36,1-38,3
25,6-28,2
14,1-29,3
32,8-37,3
22,0-24,7
9,26-18,0
28,7-28,9
24,7-25,3
85,6-86,4
21,3-21,5
34,6-35,0
55,4-57,2
zakres
28,5
33,2
23,3
36,9
26,8
23,6
34,7
23,5
14,4
28,8
25,0
86,0
21,4
34,8
56,3
średnia
Zn
mgZn·kg-1 s.m.
34,7-62,8
59,2-63,5
43,6-54,7
67,6-72,0
5,50-19,0
17,8-206
57,1-62,8
9,41-11,0
189-197
78,1-79,1
38,6-39,0
126-128
791-813
237-243
185-191
zakres
48,7
61,3
49,2
69,6
14,4
131
59,7
10,2
192
78,6
38,8
127
802
240
188
średnia
Mn
mgMn·kg-1 s.m.
Ocena zawartości pierwiastków metalicznych w ziołach i przyprawach...
495
Aleksandra Bielicka-Giełdoń, Ewa Ryłko, Irena Bojanowska
zaś w herbatce ziołowej z kopru włoskiego. Najmniejszą ilość żelaza oznaczono w herbatce ziołowej z szałwii, największą natomiast – w majeranku. Najmniejsze stężenie cynku zmierzono w czarnym pieprzu, największe natomiast w herbatce ziołowej z dziurawca. Najmniejszą zawartość manganu odnotowano w czosnku granulowanym i cynamonie,
największą zaś w herbatce ziołowej z kory dębowej.
W celu sprawdzenia poprawności analizy oznaczono zawartość analizowanych
pierwiastków metalicznych w certyfikowanym materiale odniesienia, który przygotowano i atestowano w Zakładzie Chemii Analitycznej Instytutu Chemii i Techniki Jądrowej
(tab. 2). Materiał certyfikowany INCT-TL-1 stanowiły liście herbaty pochodzenia argentyńskiego.
Tabela 2.Zawartość Cu, Ni, Fe, Zn i Mn w certfikowanym materiale odniesienia
Table 2. Content of Cu, Ni, Fe, Zn and Mn in certified reference material
Wartość zmierzona
[mgMe·kg-1 s.m.]
22,2
8,30
451
39,0
63,8
Pierwiastek
Cu
Ni
Fe
Zn
Mn
Wartość certyfikowana
[mgMe·kg-1 s.m.]
20,4 ± 1,5
6,12 ± 0,52
432*
34,7 ± 2,7
60,4 ± 2,6
*wartość informacyjna
Wyniki analizy materiału odniesienia zbliżone do wartości certyfikowanych świadczą
o poprawności i wiarygodności przeprowadzonych badań.
4. PODSUMOWANIE I WNIOSKI
W pracy podjęto próbę oceny zawartości pięciu metali ciężkich w dostępnych na polskim rynku wybranych ziołach i przyprawach wiodących producentów.
Przeprowadzone badania pozwalają na sformułowanie następujących wniosków:
1. Z wyjątkiem cynku, w dwóch rodzajach herbatek ziołowych – z kopru włoskiego i ziela
dziurawca – nie odnotowano przekroczenia dopuszczalnych zawartości podanych w literaturze [Krejpcio i in. 2007].
2. Stężenie metali w badanych ziołach i przyprawach można uznać za małe [Krejpcio i in.
2007].
3. Największe stężenie analizowanych pierwiastków oznaczono w herbatce z kopru włoskiego oraz w przyprawach: majeranku i oregano.
Zioła i przyprawy mogą stanowić uzupełnienie diety, jednak w związku z małymi
stężeniami występujących w nich metali oraz ilością używanych przypraw nie mogą
stanowić źródła pierwiastków śladowych w codziennej diecie człowieka.
496
Ocena zawartości pierwiastków metalicznych w ziołach i przyprawach...
Praca finansowana z DS/8270-4-0093-1 oraz BNSRMN/538-8270-0516-1
PIŚMIENNICTWO
Alloway B. J., Ayres D. C. 1999. Chemiczne podstawy zanieczyszczania środowiska.
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Bielicka A., Ryłko E., Bojanowska I. 2009. Zawartość pierwiastków metalicznych
w glebach i warzywach z ogrodów działkowych Gdańska i okolic. Ochrona Środowiska
i Zasobów Naturalnych 40: 209–216.
Bojanowska I., Bielicka A., Ryłko E. 2009. Pierwiastki niezbędne i toksyczne. W:
Chemia żywi i ubiera. Materiały konferencyjne. Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, Gdańsk.
Kabata-Pendias A., Pendias H. 1999. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
Krejpcio Z., Król E., Sionkowski S. 2007. Evaluation of heavy metals contents in
spices and herbs available on the Polish market. Polish J. Environ. Stud. 16(1): 97–100.
Zarządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 31 marca 1993 r. w sprawie
wykazu substancji dodatkowych dozwolonych i zanieczyszczeń technicznych
w środkach spożywczych i używkach. M. P. Nr 22, poz. 233, zał. 4.
497